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不同序构造二叉树

时间:2024-03-01 20:56:26浏览次数:27  
标签:dfs idx 不同 Counter 构造 二叉树 l1 root order

一、根据前序与中序构造二叉树

  • 前序遍历:确定根节点root,最左端的节点即为根节点
  • 中序遍历:确定根节点左右两边的节点,通过计算左右两边节点集合的大小
  • 对root左节点集合与右节点集合执行重复操作,不断确定小集合的根节点,最终可构造出一整棵二叉树
  • 树的存储可以采用定义类或结构体,这里为方便存储,采用哈希表left存储左节点,right存储右节点
from collections import Counter
in_order = [1,2,3,4,5,6,7]
pre_order = [4,1,3,2,6,5,7]
idx = Counter()
for i, x in enumerate(in_order):
    idx[x] = i
left, right = Counter(), Counter()
def dfs(l1: int, r1: int, l2: int, r2: int) -> int:
    if l1 > r1:
        return 0
    root = pre_order[l2]
    id = idx[root]
    left[root] = dfs(l1, id - 1, l2 + 1, l2 + (id - l1))
    right[root] = dfs(id + 1, r1, l2 + (id - l1) + 1, r2)
    return root

root = dfs(0, n - 1, 0, n - 1)

二、根据后序与中序构造二叉树

其方法同上

from collections import Counter
in_order = [1,2,3,4,5,6,7]
post_order = [2,3,1,5,7,6,4]
idx = Counter()
for i, x in enumerate(in_order):
    idx[x] = i
left, right = Counter(), Counter()
def dfs(l1: int, r1: int, l2: int, r2: int) -> int:
    if l1 > r1:
        return 0
    root = post_order[r2]
    id = idx[root]
    left[root] = dfs(l1, id - 1, l2, l2 + (id - l1) - 1)
    right[root] = dfs(id + 1, r1, l2 + (id - l1), r2 - 1)
    return root

root = dfs(0, n - 1, 0, n - 1)

三、根据层序与中序构造二叉树

  • 根据层序遍历的性质,层序数组中的第一个元素一定是根节点root(在中序数组中的下标为idx)
  • 找到root,再结合中序数组,就可以找到,根节点的左儿子集合与右儿子集合
  • 找到在左儿子集合(l,idx - 1)中出现且按照层序数组中的顺序出现的序列,其序列中的第一个元素就是下一个根节点
  • 右儿子集合(idx + 1,r)同理
from collections import Counter

level_order = [4, 1, 6, 3, 5, 7, 2]
in_order = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]

n = len(in_order)
mp = Counter()
for i, x in enumerate(in_order):
    mp[x] = i

left, right = Counter(), Counter()


def dfs(l, r):
    if l > r:
        return 0
    root = 0
    for x in level_order:
        if l <= mp[x] <= r:
            root = x
            break
    idx = mp[root]
    left[root] = dfs(l, idx - 1)
    right[root] = dfs(idx + 1, r)
    return root


def pre_order(root):
    if root:
        print(root, end=' ')
        pre_order(left[root])
        pre_order(right[root])

root = dfs(0,n - 1)
pre_order(root)  # 4 1 3 2 6 5 7

四、根据前序与后序构造二叉树

  • 前序与后序可以判别根节点,但去无法判别左子树与右子树

  • 因此,如果只根据前序与后序是无法构造出唯一的二叉树的(除非所有的非叶子节点都有两个儿子,这样就不会混淆)

  • 举例

既然不可以唯一构造,那我们构造出其中 一种 即可!

方案一:

from collections import Counter
#
pre_order = [4,1,3,2,6,5,7]
post_order = [2,3,1,5,7,6,4]

# pre_order = [1,2,4,5,3,6,7]
# post_order = [4,5,2,6,7,3,1]
n = len(pre_order)

left, right = Counter(), Counter()


def dfs(a,b):
    if not a:
        return 0
    root = a[0]
    if len(a) == 1:
        return root
    idx = b.index(a[1])
    left[root] = dfs(a[1:idx + 2],b[:idx + 1])
    right[root] = dfs(a[idx + 2:],b[idx + 1:-1])
    return root


def in_order(root):
    if root:
        in_order(left[root])
        print(root, end=' ')
        in_order(right[root])

print(dfs(pre_order,post_order))
in_order(dfs(pre_order,post_order))

方案二

from collections import Counter

pre_order = [4,1,3,2,6,5,7]
post_order = [2,3,1,5,7,6,4]

n = len(pre_order)
mp = Counter()
for i, x in enumerate(post_order):
    mp[x] = i

left, right = Counter(), Counter()


def dfs(l1, r1,l2,r2):
    if l1 > r1:
        return 0
    root = pre_order[l1]
    if l1 == r1:
        return root
    idx = mp[pre_order[l1 + 1]]
    left[root] = dfs(l1 + 1,l1 + 1 + idx - l2,l2,idx)
    right[root] = dfs(l1 + 1 + idx - l2 + 1,r1,idx + 1,r2 - 1)
    return root


def in_order(root):
    if root:
        in_order(left[root])
        print(root, end=' ')
        in_order(right[root])

print(dfs(0,n - 1,0,n - 1))
in_order(dfs(0, n - 1,0,n - 1))

拓展

已知二叉树的前序遍历与后序遍历,求可以构造的二叉树的种类数?【确认根节点后,枚举左儿子节点集合长度!】

pre_order = [4,1,3,2,6,5,7]
post_order = [2,3,1,5,7,6,4]
n = len(pre_order)

def dfs(l1,r1,l2,r2):
    if l1 > r1:
        return 1
    if pre_order[l1] != post_order[r2]:
        return 0
    cnt = 0
    for i in range(l1,r1 + 1):
        left_cnt = dfs(l1 + 1,i,l2,l2 + i - l1 - 1)
        right_cnt = dfs(i + 1,r1,l2 + i - l1 - 1 + 1,r2 - 1)
        if left_cnt > 0 and right_cnt > 0:
            cnt += left_cnt * right_cnt
    return cnt

print(dfs(0,n - 1,0,n - 1))

标签:dfs,idx,不同,Counter,构造,二叉树,l1,root,order
From: https://www.cnblogs.com/gebeng/p/18047904

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